Типы и области применения преобразователей. Автоматизация процесса повторного включения. Виды герконов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»

Механико-технологический институт

Кафедра «Энергообеспечение сельского хозяйства»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Автоматические системы управления и связи

Тюмень - 2014

1. Схемы и краткая характеристика преобразователей

В современной технике используются источники электрической энергии двух видов: постоянного и переменного напряжений. Исполнительные двигатели также могут применяться двух видов: постоянного и переменного токов. Таким образом, в общем случае вытекает необходимость в использовании усилительно-преобразовательных устройств четырех видов: с питанием переменным током и выходом на переменном токе, с питанием переменным током и выходом на постоянном токе, с питанием постоянным током и выходом на переменном токе и с питанием постоянным током и выходом на постоянном токе (табл.).

Наиболее общими требованиями к вентильным преобразователям являются: минимальные габариты, вес и стоимость, минимум потребляемой электро-энергии, то есть максимальный КПД, максимальный коэффициент мощности, электромагнитная совместимость с нагрузкой и с питающей сетью. Для оценки и сравнения экономических показателей полученных решений в процессе проектирования в первую очередь используются затраты, отнесенные к какому-либо эксплуатационному показателю (например, к диапазону или к точности и т. п.). Какой вариант рассматривать в качестве наилучшего решения, зависит от того, являются ли все характеристики системы электропривода равнозначными или их значимость различна.

Проследить в процессе проектирования системы за соотношением эксплуатационных показателей и соответствующих затрат наилучшим образом позволяет сопоставительный анализ. При этом ожидаемые затраты соотносят с выбранными надлежащим образом техническими характеристиками системы электропривода. Следует обратить внимание, что всегда задание весовых коэффициентов эффективности в значительной степени зависит от субъективной точки зрения проектировщика. Поэтому проектировщик должен избегать слишком оптимистических оценок.

Только при комплексном подходе к проблеме выбора вентильного преобразователя, куда входит сеть, преобразователь и двигатель, можно правильно подойти к вопросу эффективности внедрения той или иной системы. Оценивая вентильные преобразователи в качестве потребителей электроэнергии, важно обратить внимание на форму тока, потребляемого из сети. В общем случае вентильный преобразователь оказывает на сеть и другие потребители неблагоприятное влияние, что обусловлено следующими причинами: во-первых, установки с вентильными преобразователями потребляют из сети несинусоидальный ток, содержащий кроме основной (первой) высшие гармонические составляющие, величина и спектр которых зависят от схемного решения преобразователя. Во-вторых, переход тока с одного вентиля на другой сопровождается «коммутационными провалами» напряжения в сети, зависящими от величины тока нагрузки и комплексного сопротивления сети.

Таблица 1. Типы и области применения преобразователей

Питание	Выход	Назначение ПУ	Области применения
~	~	Переключатель	Регулирование температуры, статические выключатели, источники импульсного освещения
		Регулирование напряжения изменением фазы	Регулирование силы света, температуры, переменного тока; электрический привод переменного тока
		Преобразователь частоты с непосредственной связью (циклоконвертор)	Тяговые двигатели, передвижные силовые установки; электрический привод переменного тока
~	=	Переключатель с выпрям- лением переменного тока	Зарядка аккумуляторов, электропокрытие, электролиз, сварка
		Выпрямитель с фазовым управлением	Регулируемые источники постоянного тока, электролиз, сварка, зарядка аккум.; электрический привод постоянного тока
		Инвертор	Источники питания, электропривод переменного тока с регулированием скорости
=	~	Прерыватель с регулированием ширины импульса	Транспортные средства с питанием от аккумуляторов, электропривод постоянного тока
=	=	Прерыватель с регулированием скважности импульсов	Регулируемые источники питания, источники импульсного освещения, возбудители
		Импульсный модулятор	Источники питания лазеров, ускорители частиц, модуляторы радиолокационных станций

Эти факторы отрицательно влияют на присоединенные к той же сети двигатели, трансформаторы, конденсаторы и другие приемники, вызывая в них увеличение намагничивающих токов, потерь, ухудшая качество работы систем релейной защиты, автоматики, вычислительной техники, телемеханики и связи.

Оценивая вентильный преобразователь в качестве силового преобразователя энергии, необходимо учитывать тот факт, что в выходном токе существуют высшие гармоники, обусловленные высшими гармоническими составляющими выходного напряжения преобразователя. Величина пульсирующего тока в нагрузке определяется числом фаз, коэффициентом загрузки преобразователя и величиной индуктивности в цепи нагрузки.

Пульсации тока и напряжения существенно ухудшают работу электродвигателя:

-высшие гармоники увеличивают действующее значение тока и вызывают в связи с этим повышенные тепловые потери;

-в электроприводе постоянного тока высшие гармоники являются причиной пульсации поперечного поля якоря двигателя и приводят к повышенным потерям на перемагничивание железа;

-вследствие наличия гармоник производная по току не равна нулю (dI/dt) 0 даже при стационарной нагрузке (Мс = const), из-за чего ухудшается коммутация по коллектору двигателя в электроприводе постоянного тока;

-вследствие пульсаций поперечного поля возникает повышенный шум при работе двигателя. Таким образом, различные силовые схемы вентильных преобразователей в процессе сравнения необходимо приводить к одинаковым показателям, как со стороны сети, так и со стороны нагрузки.

Со стороны сети к вентильным преобразователям возможно подключение индуктивно-емкостных фильтров соответствующих гармоник, обеспечивающих одинаковое влияние на сеть при любой конфигурации схемы вентильного преобразователя.

Требуемый коэффициент пульсаций тока якоря при определенной нагрузке преобразователя может быть достигнут в различных схемах за счет увеличения индуктивности якорной цепи путем включения сглаживающего дросселя. Следует, однако, учитывать, что увеличение индуктивности в цепи якоря приводит к снижению быстродействия системы электропривода и в основном токового контура. Однофазные преобразователи для нагрузки переменного тока

На рис.1 приведены некоторые схемы тиристорных реверсивных преобразователей для однофазной нагрузки с питанием от однофазной сети. Преобразователь на рис. 1, а имеет четыре раздельные цепи управления, т.е. схема управления этим преобразователем должна иметь четыре раздельных, гальванически развязанных выхода. Импульсы управления углом регулирования (б) в один из полупериодов напряжения питания (Uc) подаются на вход тиристора V1, а в другой полупериод - на вход тиристора V2.

При необходимости реверса (смена фазы) импульсы подаются на входы тиристоров V3 и V4.В схеме на рис. 1, б каждая пара тиристоров (V1 и V2, V3 и V4) имеет общие катоды, что позволяет использовать упрощенную схему управления - с четырьмя гальванически связанными попарно выходами. Порядок формирования импульсов управления для этого преобразователя такой же, как и в первой схеме.

Особенностью схемы на рис. 1, б, в является работа каждого тиристора в оба полупериода напряжения питания. При этом импульсы управления должны подаваться в каждый полупериод опорного напряжения на один из этих двух тиристоров, а при необходимости реверса - на другой тиристор.

Питание преобразователя на рис. 1, г осуществляется двухполупериодным выпрямленным напряжением, и схема содержит минимальное число управляемых элементов: два тиристора.

а) б)

в) г)

д) е)

Рис. 1. Однофазные тиристорные двухполупериодные преобразователи для нагрузки переменного тока.

Однако питание двухполупериодным выпрямленным напряжением ведет к необходимости иметь дополнительный выпрямитель на четырех диодах VD1чVD4.

Так как питание в данной схеме осуществляется от выпрямителя, то в ней необходимо предусмотреть специальные меры для обеспечения более четкого включения тиристоров при работе преобразователя на активниндуктивную нагрузку, поскольку при этом ранее открытое плечо после реверса сигнала управления останется открытым за счет ЭДС самоиндукции в течение некоторого времени (пропорционального постоянной времени нагрузки). В результате после реверса сигнала управления в открытом состоянии будут находиться оба плеча схемы.

Один из способов предотвращения режима КЗ при реверсе заключается в том, чтобы запирание тиристоров во всех режимах работы обеспечивать за счет конденсатора, включенного параллельно нагрузке. Величина емкости конденсатора выбирается такой, чтобы условие запирания тиристоров выполнялось в течение каждого полупериода как в стационарных, так и в переходных процессах, независимо от величины индуктивности нагрузки. В результате задержка отключения тиристоров после снятия сигнала управления не превышает полупериода частоты напряжения питания. При этом для предотвращения режима КЗ достаточно, чтобы изменение сигнала управления при реверсе осуществлялось с задержкой, большей полупериода частоты напряжения питания или равной ему.

При наличии конденсатора, шунтирующего нагрузку, питание тиристоров можно осуществить выпрямленным (но не сглаженным) напряжением, что позволяет, по крайней мере, вдвое сократить необходимое количество тиристоров, а также соответственно упростить схему управления.

Наличие конденсатора, шунтирующего нагрузку, ухудшает коэффициент формы тока, потребляемого от источника питания.

Отмеченные недостатки ограничивают применение таких схем с согласованным управлением областью сравнительно небольших мощностей (сотни ватт).

Системы с раздельным управлением применяются до нескольких киловатт.

Схемы, представленные на рис. 1, д и 1, е, построены без трансформаторов.

При проектировании тиристорных преобразователей, прежде всего, необходимо учитывать прямое и обратное напряжения (амплитудные значения), прикладываемые к закрытому тиристору, а также ток (среднее значение), протекающий через открытый тиристор.

Соответствующие формулы, по которым можно определить указанные параметры при активной нагрузке, приведены в табл. 3. Приняты следующие условные обозначения:

Uc - действующее значение напряжения питания однофазной сети;

Iн - действующее значение тока нагрузки;

Iv - среднее значение прямого тока, протекающего через вентиль;

Uпр, Uобр - амплитудные значения напряжений, прикладываемых к закры-

тому тиристору в прямом и обратном направлениях;

Kтр - коэффициент трансформации силового трансформатора;

Kтр = W1/W2 (W2=W3);

Таблица 3. Параметры преобразователей, изображенных на рис. 1

Схема	Uпр, В (амплитудное значение)	Uобр, В (амплитудное значение)	Iv, А (среднее значение)
а	2 2Uс	2 2Uс	)IнКтр
б	2 2Uс	0	)IнКтр
в	2 2Uс	0	)IнКтр
г	2 2Uс	0	)IнКтр
д	2 2Uс	0	)Iн
е	2 2Uс	2 2Uс	)Iн

Однофазные преобразователи для нагрузки постоянного тока

Построение тиристорных реверсивных преобразователей с выходом на постоянном токе встречает ряд трудностей, одна из которых заключается в следующем. Поскольку тиристор выполняет роль ключа, то тиристорный реверсивный преобразователь может нормально работать лишь в режиме, при котором в схеме не должно иметь место открытое состояние обоих плеч одновременно. В противном случае в схеме возникает контур для сквозного короткого замыкания, что может привести к выходу из строя тиристоров и других элементов.

На рис. 2 показаны варианты тиристорных реверсивных двухполупериодных преобразователей для нагрузки постоянного тока с питанием от однофазной сети.

На рис. 2, а показана схема, построенная по дифференциальному принципу, которая содержит четыре тиристора V1чV4. При одном направлении тока в нагрузке в один полупериод напряжения питания открыт тиристор V1, а в другой полупериод - тиристор V2 (тиристоры V3 и V4 закрыты). При реверсе состояние тиристоров меняется на противоположное.

В данной схеме напряжение, наводимое во вторичной обмотке трансформатора, полностью прикладывается к закрытым тиристорам.

В схеме на рис. 2, б тиристоры защищены от воздействия обратного напряжения диодами. При одном направлении тока в нагрузке открыты тири- сторы V1 и V2 (тиристоры V3 и V4 закрыты). При противоположном направлении тока в нагрузке тиристоры V1 и V2 закрыты, а тиристоры V3 и V4 открываются на соответствующей полуволне.



а) б)

в) г)

д) е)

ж)

Рис. 2. Однофазные тиристорные двухполупериодные преобразователи для нагрузки постоянного тока (окончание).

Отличительной особенностью схемы на рис. 2, в является наличие лишь двух тиристоров, что значительно упрощает схему управления тиристорами.

Оба тиристора в этой схеме включены в диагональ мостов, составленных из диодов VD1чVD8. При одном направлении тока в нагрузке в первый полупериод напряжения открыт тиристор V1 и цепь тока замыкается по цепи VD1 -V1 - VD2 - Zн (нагрузка) - обмотка W3. Во второй полупериод напряжения питания открыт V2 и цепь тока замыкается через VD3 -V2- VD4 -Zн -обмотка W2. При другом направлении тока открыты цепи VD5 - V2-VD6 и VD7 - V1 -VD8. В этой схеме тиристоры защищены от воздействия обратного напряжения диодами выпрямителя.

Тиристорный преобразователь, показанный на рис. 2, г, имеет восемь тиристоров. При одном направлении тока в нагрузке в первый полупериод напряжения открыты тиристоры V1 и V2, во второй полупериод напряжения питания открыты тиристоры V3 и V4, при реверсе V5 и V6, V7 и V8.

Для схемы рис. 2, д одному направлению тока в нагрузке соответствует открытое состояние тиристоров V1 и V2, образующих одно плечо. Для смены направления тока в нагрузке состояние плеч необходимо изменить на обратное.

Схема на рис. 2, е, построенная по дифференциальному принципу, содержит только два тиристора и трансформатор. В этой схеме одному направлению тока в нагрузке соответствует открытое состояние тиристора V1 в каждый полупериод напряжения питания. При смене направления тока в нагрузке включается другой тиристор V2.В схеме на рис. 2, ж направление тока в нагрузке обеспечивается своим индивидуальным мостовым выпрямителем V1чV4 или V5чV8. В данной схеме не требуются дополнительные меры по закрытию тиристоров, поэтому она является универсальной. Схема может работать с системами совместного и раздельного управления. Соответствующие формулы, по которым можно определить максимальные прямое и обратное напряжения (амплитудные значения), прикладываемые к закрытому тиристору, а также ток при активной нагрузке приведены в табл. 5.

Таблица 5. Параметры преобразователей, изображенных на рис. 2

Схема	Uпр, В (амплитудное значение)	Uобр, В (амплитудное значение)	Iv, А (среднее значение)
а	2UcКтр	2UcКтр	0,5Iн
б	2UcКтр	0	0,5Iн
в	2UcКтр	0	0,5Iн
г	2Uc	Uc	0,5Iн
д	2Uc	0	Iн
е	2UcКтр	0	Iн
ж	2UcКтр	UcКтр	0,5Iн

Примечание: Iн = Id, Kтр = W1/W2 (W2=W3), Uн = Ud.

Выбор тиристоров и элементов защиты

Большая часть приведенных в справочной литературе тиристоров может обеспечить максимально возможный ток лишь при наличии охладителей и заданных условий охлаждения. Выбор вентиля по току должен производиться на основании величины максимального среднего значения тока (Iа), проходящего через тиристор (табл. 7), при условии Ioo.ср > Iа. При известных тепловых параметрах охладителя допустимый средний ток в установившемся режиме работы и заданных условиях охлаждения (Ioo.ср) рассчитывается по рекомендациям.

Другим необходимым параметром выбора вентилей является класс по напряжению. Класс прибора характеризуется повторяющимся импульсным напряжением в закрытом состоянии и обратным напряжением Uзс.п и Uобр.п:

Uзс.п и Uобр.п > Uв.т,

где Uв.т - из табл. 7;

Uзс.н и Uобр.н- из справочника на полупроводниковые приборы.

Рекомендуется устанавливать напряжение и токи (мощность) на уровне 0,7ч0,8 предельных (максимальных) значений.

Существуют три показателя оценки перегрузочной способности тиристоров по току:

- ударный ток в открытом состоянии;

-защитный показатель (I2t);

- ток перегрузки в открытом состоянии (ток рабочей перегрузки).

Значения ударного тока и I2t служат для выбора защитных устройств и характеризуют термодинамическую стойкость прибора при кратковременных (1ч100 мс) перегрузках. Оценка защищенности прибора с помощью характеристики I2t производится путем сравнения ее с аналогичной характеристикой защитного устройства (например, плавкого предохранителя или электромагнитного расцепителя и т.п.). Во всех случаях I2t прибора (вентиля) должен быть больше I2t устройства защиты. Ударный ток и ток перегрузки рассчитывается для каждой конкретной схемы в соответствии с рекомендациями.

К защитным свойствам относятся и элементы, позволяющие ограничить скорость нарастания напряжения (dU/dt), - цепочки, состоящие из диодов, сопротивлений и емкости, или варисторы, стабилитроны и т.п., включаемые параллельно вентилю. Для ограничения скорости нарастания тока (diос/dt) применяется дроссель с нелинейной индуктивностью, включаемый последовательно с вентилем. Дроссель должен удовлетворять двум требованиям: обеспечивать ограничение тока до безопасного значения на время, равное времени задержки включения прибора, и иметь минимальные активное и реактивное сопротивления, после того как прибор включится.

Высокая надежность работы преобразователя может быть обеспечена лишь при условии учета на стадии проектирования всех специфических особенностей выбираемого полупроводникового прибора при выполнении всех рекомендаций в конкретной схеме. Защита преобразователей от токов короткого замыкания производится при помощи быстродействующих плавких предохранителей, автоматических выключателей, короткозамыкателей, а также устройств, переводящих работу преобразователя в инверторный режим, и т.д. Наиболее часто используется защита вентилей при помощи плавких предохранителей специальной серии ПП, ПНБ и т.п., которые выбираются по величине полного интеграла отключения, равного сумме интегралов плавления и дуги:

где i - мгновенное значение тока, протекающего через предохранитель;

tпл - время расплавления плавкой вставки;

tд - время горения дуги.

Полный интеграл отключения плавкой вставки должен быть меньше защитного показателя вентиля, который приводится в каталоге для каждого типа тиристора.

Перенапряжения на вентилях могут появляться при периодической комутации вентилей, возникающей как при каждом переходе тока с одного вентиля на другой, так и от коммутации во внешних цепях. Часто для уменьшения перенапряжений используются RC-цепочки, шунтирующие вентили. Величина емкости C в этом случае выбирается равной 1ч2 мкФ, а сопротивление - по соотношению:

преобразовательный электроснабжение магнитоуправляемый

 <R<,

где L - индуктивность коммутационного контура.

Для защиты преобразователя от внешних непериодических перенапряжений часто используют RC-цепочки, включенные в «треугольник» (или в «звезду») на выходе вентильного преобразователя.

Величины сопротивлений и емкости можно выбирать из соотношений

R1? ; С1=;

здесь m - число фаз;

Io2 - действующее значение намагничивающего тока, приведенного ко вторичной цепи (для стандартных трансформаторов эта величина может быть принята равной 3-7 % от I2н);

а - коэффициент, определяющий отношение амплитудного значения выпрямленного напряжения к действующему значению фазного напряжения (для мостовой схемы)

а==;

круговая частота питающей сети;

U2ф - фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора;

K - коэффициент запаса:

К=;

где Uма - максимальное мгновенное напряжение, прикладываемое к вентилям при перенапряжениях, которое не должно превосходить значения допустимого неповторяющегося напряжения;

Uмс - максимальное расчетное обратное напряжение схемы преобразователя.

После определения расчетных значений емкости и сопротивлений необходимо определить мощность для резисторов и напряжения для конденсаторов, произвести их выбор по каталогу и указать паспортные данные.

2. Автоматизация электроснабжения: общие сведения работы схемы АПВ

Все повреждения в электрической сети можно условно разделить на два типа: устойчивые и неустойчивые. К устойчивым повреждениям относятся такие, для устранения которых требуется вмешательство оперативного персонала или аварийной бригады. Такие повреждения не самоустраняются со временем, эксплуатация поврежденного участка сети невозможна. К таким повреждениям относятся обрывы проводов, повреждения участков линий, опор ЛЭП, повреждения электрических аппаратов.

Неустойчивые повреждения характеризуются тем, что они самоустраняются в течение короткого промежутка времени после возникновения. Такие повреждения могут возникать, например, при случайном схлёстывании проводов. Возникающая при этом электрическая дуга не успевает нанести серьёзных повреждений, так как через небольшой промежуток времени после возникновения короткого замыкания цепь обесточивается действием релейной защиты. Практика показывает, что доля неустойчивых повреждений составляет 50--90 % от числа всех повреждений^.

Включение отключенного участка сети под напряжение называется повторным включением. В зависимости от того, остался ли этот участок сети в работе или же снова отключился, повторные включения разделяют на успешные и неуспешные. Соответственно, успешное повторное включение указывает на неустойчивый характер повреждения, а неуспешный на то, что повреждение было устойчивым.

Для того чтобы ускорить и автоматизировать процесс повторного включения, применяют устройства автоматического повторного включения (АПВ).

Устройства АПВ получили широкое применение в электрических сетях. Их использование в сочетании с другими средствами релейной автоматики позволило полностью автоматизировать многие подстанции, избавляя от необходимости держать там оперативный персонал. Кроме того, в ряде случаев АПВ позволяет избежать тяжелых последствий от ошибочных действий обслуживающего персонала или ложных срабатываний релейной защиты на защищаемом участке.

В ПУЭ указано, что устройствами АПВ должны в обязательном порядке снабжаться все воздушные и кабельно-воздушные линии с рабочим напряжением 1 кВ и выше. Кроме того, устройствами АПВ снабжаются трансформаторы, сборные шины подстанций и электродвигатели.

В зависимости от количества фаз, на которые действуют устройства АПВ, их разделяют на:

· однофазное АПВ -- включает одну отключенную фазу (при отключении из-за однофазного короткого замыкания)

· трёхфазное АПВ -- включает все три фазы участка цепи.

· комбинированные -- включает одну или три фазы в зависимости от характера повреждения участка сети.

Трёхфазные устройства АПВ могут в зависимости от условий работы сети разделяться на

· простые (ТАПВ)

· несинхронные (НАПВ)

· быстродействующие (БАПВ)

· с проверкой наличия напряжения (АПВНН)

· с проверкой отсутствия напряжения (АПВОН)

· с ожиданием синхронизма (АПВОС)

· с улавливанием синхронизма (АПВУС)

· в сочетании с самосинхронизацией генераторов и синхронных компенсаторов (АПВС)

Особой разновидностью АПВ является частотное автоматическое повторное включение (ЧАПВ).

В зависимости от того, какое количество раз подряд требуется совершить повторное включение, АПВ разделяются на АПВ однократного действия, двукратного и т. д. Наибольшее распространение получили АПВ однократного действия, однако в ряде случаев применяются АПВ с другой кратностью действия.

По способу воздействия на выключатель АПВ могут быть:

· механические -- они встраиваются в пружинный привод выключателя.

· электрические -- воздействуют на электромагнит включения выключателя.

Поскольку механические АПВ работают без выдержки времени, их использование было принято нецелесообразным, и в современных схемах защитной автоматики используются только электрические АПВ.

По типу защищаемого оборудования АПВ разделяются соответственно на АПВ линий, АПВ шин, АПВ электродвигателей и АПВ трансформаторов.

Реализация схем АПВ может быть различной, это зависит от конкретного случая, в котором схему применяют. Один из принципов, применяемый в автоматике выключателей ВЛ напряжением до 220 кВ, заключается в сравнении положения ключа управления выключателем и состояния этого выключателя. То есть, если на схему АПВ поступает сигнал, что выключатель отключился, а со стороны управляющего выключателем ключа приходит сигнал, что ключ в положении «включено», то это означает, что произошло незапланированное (например, аварийное) отключение выключателя. Этот принцип применяется для того, чтобы исключить срабатывание устройств АПВ в случаях, когда произошло запланированное отключение выключателя.

К схемам и устройствам АПВ применяется ряд обязательных требований, связанных с обеспечением надёжности электроснабжения. К этим требованиям относятся:

· АПВ должно обязательно срабатывать при аварийном отключении на защищаемом участке сети.

· АПВ не должно срабатывать, если выключатель отключился сразу после включения его через ключ управления. Подобное отключение говорит о том, что в схеме присутствует устойчивое повреждение, и срабатывание устройства АПВ может усугубить ситуацию. Для выполнения этого требования делают так, чтобы устройства АПВ приходили в готовность только через несколько секунд после включения выключателя. Кроме того, АПВ не должно срабатывать во время оперативных переключений, осуществляемых персоналом.

· Схема АПВ должна автоматически блокироваться при срабатывании ряда защит (например, после действия газовой защиты трансформатора, срабатывание устройств АПВ нежелательно)

· Устройства АПВ должны срабатывать с заданной кратностью. То есть однократное АПВ должно срабатывать 1 раз, двукратное -- 2 раза и т. д.

· После успешного включения выключателя, схема АПВ должна обязательно самостоятельно вернуться в состояние готовности.

· АПВ должно срабатывать с выставленной выдержкой времени, обеспечивая наискорейшее восстановление питания в отключенном участке сети. Как правило, эта выдержка равняется 0,3-5 с. Однако, следует отметить, что в ряде случаев целесообразно замедлять работу АПВ до нескольких секунд.

3. Устройство, принцип действия, конструкция магнитоуправляемых контактов

Геркомн (сокращение от «герметичный [магнитоуправляемый] контакт») -- электромеханическое устройство, представляющее собой пару ферромагнитных контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу. При поднесении к геркону постоянного магнита или включении электромагнита, контакты замыкаются. Герконы используются как датчики положения, концевые выключатели и т. д.

Геркон с электромагнитной катушкой составляет герконовое реле.

Существуют разновидности герконов по контактной группе: с замыкающимся контактом, размыкающимся контактом и переключающимся контактом.

Геркон с замыкающимся контактом - контакт разомкнут при отсутствии магнитного поля, и замыкается при наличии магнитного поля.

Геркон с размыкающимся контактом - контакт замкнут при отсутствии магнитного поля, и размыкается при наличии магнитного поля.

Геркон с переключающимся контактом имеет три вывода - при отсутствии магнитного поля замкнута одна пара выводов, а при наличии магнитного поля замкнута другая пара выводов.

Герконы различаются также по конструктивным особенностям. Они бывают сухими (с сухими контактами) и ртутными, в которых капля ртути смачивает контактирующие поверхности, уменьшая их электрическое сопротивление и предотвращая вибрацию пластин в процессе работы.

Отличие геркона от датчика Холла:

· геркон -- это элемент, механически замыкающий (или размыкающий) электрическую цепь при должном изменении напряженности магнитного поля;

· датчик Холла -- это полупроводниковое устройство, через которое во время работы протекает электрический ток и возникает поперечная разность потенциалов, пропорциональная напряженности магнитного поля.

Контакты геркона находятся в вакууме или в инертном газе и слабо обгорают, даже если при замыкании илиразмыкании между контактами возникает искра.

Долговечность герконов. Считается, что если не бить геркон и не пропускать очень большие токи, то срок службы геркона бесконечен, (хотя в технических данных на герконы указаны ограничения, 10³--10⁸ и больше срабатываний).

Меньший размер по сравнению с классическим реле, рассчитанным на такой же ток.

Отсутствие необходимости применения тугоплавких и драгоценных металлов для контактов.

Герконы почти бесшумны.

Высокое (относительно классических реле) быстродействие.

Недостатки

· Наличие дребезга при включении, что влечет за собой множественные срабатывания за небольшой промежуток времени.

· Больший вес по сравнению с открытыми контактами.

· Необходимость создания магнитного поля.

· Восприимчивость к внешним магнитным полям, необходимость защиты от них

· Сложность монтажа.

· Хрупкость -- герконы нельзя использовать в условиях сильных вибраций и ударных нагрузок.

· Ограниченная скорость срабатывания.

· Возможность самопроизвольного размыкания контактов геркона при больших токах

· Иногда контакты «залипают» (остаются в замкнутом состоянии) -- такой геркон подлежит замене.

Применение.

· Клавиатуры -- клавишных синтезаторов и компьютеров (в клавиатурах компьютеров практически не используется с середины 1990-х годов) (удачное использование всех достоинств геркона).

· Клавиатуры промышленных приборов, где требуется долговечность и взрывобезопасность.

· Датчики: охранные (датчик открытия двери), велокомпьютеров, верхней крышки ноутбука (открытие и закрытие) и т. п.

· Подводное оборудование: фонари для дайвинга, подводной охоты.

· Лифты: датчики позиционирования кабины

· Телерадиоаппаратура

· Электронные счётчики тока однофазные и трехфазные (используемые в многоквартирных домах, в промышленности)[источник не указан 508 дней]

· Основная тенденция -- замена герконов твердотельными датчиками Холла.

· Особая область применения -- устройства для передачи дискретных сигналов управления и защиты от перегрузок по току высоковольтных электро- и радиотехнических установок, таких как мощные лазеры, радары, радиопередающие устройства, электрофизические установки и др. виды аппаратуры, работающей под напряжениями 10 -- 100 кВ. Специально для этих видов аппаратуры В. И. Гуревичем разработаны герконовые реле с высоковольтной изоляцией, так называемые «геркотроны» или «высоковольтные изолирующие интерфейсы», описанные в его книгах

Литература

1."Элементы автоматики" Учебное пособие по предмету «Автоматика» Рыльский Авиационно-технический колледж гражданской авиации 2003 г.

2. А.С. Гордеев "Основы автоматики" Мичуринск - наукоград РФ 2006 г.

3. А.Е. Медведев "Элементы систем автоматики". Тексты лекций. Кемерово 2008 г.

4. А.С. Касаткин, М.В. Немцов Электротехника. изд.6. Москва.2000 г.

Размещено на Allbest.ru